1665

Скорость V1 определяется по формуле, полученной из уравнений (7.1), (7.3)

где d1 – внутренний диаметр воздуховода на входе в вентилятор, м. КПД вентилятора определяется из соотношения η=N/Nп, где

полезная мощность, сообщаемая перемещаемому воздуху в вентиJ ляторе, Вт, равна:

а мощность, подведенная к вентилятору от электродвигателя, Вт, равна:

Nп=ηп ηэ Nэ.

Здесь ηп, ηэ – КПД соответственно передачи и электродвигателя. Электрическая мощность, подведенная к электродвигателю, Вт:

Здесь U, J, – соответственно напряжение, В, и сила тока, А в цепи электродвигателя.

Так как колесо вентилятора жестко насажено на вал электроJ двигателя, то ηп=1. Величина ηэ не постоянная, зависит от мощности, развиваемой электродвигателем и может быть определена по его характеристике. Однако точность определения ηэ таким методом низка и может внести существенную погрешность в окончательный результат определения КПД вентилятора η; поэтому в данной работе опредеJ ляется КПД всего вентиляторного агрегата:

ВА N , (7.8)

Nэ

Для того чтобы построить семейство характеристик давления венJ тилятора PBi – Li при различных оборотах ni=const, достаточно полуJ чить экспериментальную характеристику PBi – Li только при одной часJ тоте вращения рабочего колеса n=const. Характеристики PBi – Li , соответствующие любым другим оборотам ni=const данного вентиляJ тора, можно построить, не прибегая к дополнительному эксперименту с помощью формул пересчета, полученных на основании теории подобия центробежных нагнетателей:

где L, PВ получены в эксперименте при частоте вращения ni=n=const.

51

Как отмечалось ранее, характеристики вентилятора строятся при неизменной температуре перемещаемого воздуха. Тогда соблюдается условие ρi=ρ=const, и формулы (7.9) преобразуются к более простому

Типичный вид характеристик PBi – Li при различных оборотах венJ тилятора (n1, n2, …, ni…=const) представлен на рис. 7.2.

Важной величиной, определяющей геометрическое и кинемаJ тическое подобие радиальных вентиляторов, является удельное число оборотов (быстроходность)

где ω=πn/30 – угловая скорость рабочего колеса вентилятора, 1/с; n – частота вращения колеса, об/м;

L – подача вентилятора, м3/с.

Быстроходность характеризует конструктивные особенности проJ точных частей вентиляторов, служит для их классификации и подбора. Величина ny зависит также от режима работы вентилятора и может изменяться от 0 до ∞, чаще всего величину ny находят опытным путем.

Характеризуя вентилятор с помощью ny, относят его обычно к режиму с максимальным КПД.

Значения ny наиболее распространенных вентиляторов следующие [1], [3]:

52

1.2. Методика измерения давления

Схемы подключения микроманометра 12 при измерении полного давления на выходе из вентилятора P2 и статического давления на входе в вентилятор PS1 представлены выше на рис. 7.1. Измеренное им давление Р, Па, рассчитывается по формуле

1.3.Последовательность проведения эксперимента

1.Линейкой измерить ширину сопла α, м, и штангенциркулем –

диаметр воздуховода d1 на входе в вентилятор перед конфузором (см. рис. 7.1).

2.Закрыть полностью заслонку 6, все шиберы 7 и дроссельJклапан 8 на системе воздуховодов. Установить заглушку 9.

3.Запустить вентилятор.

4.Открыть полностью заслонку 6 (b=b0=0,08 м).

5.С помощью реостата отрегулировать частоту вращения электроJ двигателя n=1500 об/мин и поддерживать ее постоянной на всех режимах.

6.Измерить посредством микроманометра давление в ресивере h2, мм, и статическое давление на входе в вентилятор hS1, мм.

7.Используя вольтметр и амперметр, измерить напряжение U, В, и силу тока I, А, в цепи электродвигателя,

8.Определить температуру воздуха в помещении с помощью лабораторного термометра.

9.Соблюдая условие n=1500 об/мин =const, измерения по пп. 6, 7 выполнить при пяти промежуточных и предельном – полностью закрытом – положениях заслонки 6, затем прикрыть ее последоваJ

тельно на 1/6 полного хода (b=b1, b2, b3, b4, b5, b6=0), варьируя таким образом подачу вентилятора. При каждом положении заслонки 6 измеJ рить также высоту b, м, проходного сечения на срезе сопла.

1.4.Обработка опытных данных

èформа представления результатов эксперимента

1.Определить величину полного давления потока на выходе из

вентилятора Р2, Па, и статического давления на входе в него PS1, Па, из соотношения (7.12).

54

2.Рассчитать по формуле (7.2) плотность воздуха с, кг/м3.

3.Вычислить с помощью уравнения (7.1) объемный расход воздуха (подачу вентилятора) через сопло L , м3/с.

4.Определить из соотношения (7.5) среднюю скорость потока на входе в вентилятор V1, м/с.

5.Рассчитать по формуле (7.4) давление, развиваемое вентилятоJ ром PВ, Па, учитывая знак при PS1.

6.Определить полезную мощность вентилятора N , Вт , с помощью уравнения (7.6).

7.Вычислить по формуле (7.7) электрическую мощность, подведенJ ную к электродвигателю Nэ , Вт.

8.Определить КПД вентиляторного агрегата, L, PВ по формуле

(7.8).

9.Расчеты по пп. 1...8 выполнить для всех исследованных режимов

(b=b1, b2, b3, b4, b5, b6=0).

10. Пересчитать для каждого режима по формулам (7.10) параметJ ры вентилятора L, PВ, полученные экспериментально при n=1500 об/мин=const, на следующие обороты рабочего колеса венJ тилятора: ni=n1= 500 об/мин; ni=n2=1000 об/мин; ni=n3=2000 об/мин.

11.Результаты расчетов по экспериментальным данным и по форJ мулам пересчета представить в виде табл. 7.1, 7.2,

12.По данным табл. 7.1, 7.2 выполнить графическое построение экспеJ

риментальных аэродинамических характеристик вентилятора PВ – L и вентиляторного агрегата ηBA – L при n =1500 об/мин, а также характеJ ристик, полученных путем пересчета в системе координат P, Па, L,

м3/ч, при PBi – Li (PB1 – L1, PB2 – L2, PB3 – L3) n1, n2, n3=const.

13.Вычислить удельное число оборотов вентилятора ny по формуле

(7.11).

14.Оценить погрешность выполненных измерений в соответствии с рекомендациями [5].

15.Сделать выводы по работе.

55

Т а б л и ц а 7.1

Результаты расчетов, по экспериментальным данным при n=1500 об/мин

56

Т а б л и ц а 7.2

Результаты пересчета параметров вентилятора

57

Занятие 2

2.ПОСТРОЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СЕТИ

2.1.Методика построения характеристики сети

Сетью называют систему воздуховодов и агрегатов, присоединенJ ных к нагнетателю. Входное и выходное сечения исследуемой сети расJ положены в помещении лаборатории, поэтому статическое давление в этих сечениях одинаковое и равно атмосферному. Такая сеть называJ ется затопленной.

Потери давления в сети складываются из потерь местных и на трение во всех ее элементах.

Характеристикой сети (РC – L) называется графическая зависиJ мость суммарных потерь давления в сети РC от расхода воздуха в ней L.

Величина потерь давления в сети изменяется дросселемJклапаном 8 на нагнетательной системе 17 (рис. 7.2). По мере закрывания дросселяJ клапана потери давления возрастают – сопротивление сети увеличиJ вается. Таким образом, каждому положению заслонки дросселяJклапаJ на соответствует новая сеть со своей индивидуальной характеристикой.

При выполнении лабораторной работы исследуются три сети с различными сопротивлениями. Обозначим их номерами 1, 2, 3 при поJ ложениях заслонки дросселяJклапана α = 0°, 30°, 45° (см. рис. 7.2) соотJ ветственно.

Для вывода расчетных зависимостей выделим в сети характерные сечения: 1J1 на входе в вентилятор; 2J2 на выходе из него; 3J3 на выходе из сети. Напишем уравнение Бернулли для всасывающей системы

58

Объемный расход воздуха в сети L, м3/с, определяется по измеренному в эксперименте перепаду статического давления ДPSK на конфузоре 18 (рис. 7.3). Расчет выполняется по формуле, полученной из уравнения Бернулли для потока в конфузоре

ξ– коэффициент местных потерь давления в конJ фузоре.

По результатам градуировки ξ = 1,28.

Для отбора статического давления на выходе из конфузора предусмотрен штуцер 19.

При исследовании каждой сети расход воздуха в ней варьируется не менее шести раз путем изменения частоты вращения рабочего колеJ са вентилятора. Типичный вид характеристик сетей с различными соJ противлениями представлен на рис. 7.3, Чем больше сопротивление сеJ ти, тем круче ее характеристика. Если на построенные характеристики

давления вентилятора (PB – L), (PB1 – L1), (PB2 – L2), (PB3 – L3) налоJ жить в том же масштабе характеристику сети, как показано на рис. 7.4,

то получим совмещенные характеристики . Точки пересечения характеристик вентилятора и сети определят давление PB, PB1, PB2, PB3 и подачу L, L1, L2, L3 вентилятора при работе его в этой сети с оборотами n, n1, n2, n3.

Совмещенные характеристики строят для анализа совместной работы вентилятора и сети.

60